JP3616140B2

JP3616140B2 - Optical compensation sheet manufacturing method

Info

Publication number: JP3616140B2
Application number: JP20010994A
Authority: JP
Inventors: 恒一郎寺内; 陽介西浦
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: JPH0843625A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光学補償シートの製造方法に関し、特に表示コントラスト及び表示色の視角特性を改善するために有用な光学補償シートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
日本語ワードプロセッサやデスクトップパソコン等のＯＡ機器の表示装置の主流であるＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙｔｕｂｅ）は、薄型軽量、低消費電力という大きな利点をもった液晶表示素子に変換されてきている。現在普及している液晶表示素子（以下ＬＣＤと称す）の多くは、ねじれネマチック液晶を用いている。このような液晶を用いた表示方式としては、複屈折モードと旋光モードとの二つの方式に大別できる。
【０００３】
複屈折モードを用いたＬＣＤは、液晶分子配列のねじれ角が９０゜を超えたもので、急峻な電気光学特性を持つため、能動素子（薄膜トランジスタやダイオード）が無くても単純なマトリクス状の電極構造で時分割駆動により大容量の表示が得られる。しかし、この複屈折モードを用いたＬＣＤは応答速度が遅く（数百ミリ秒）、階調表示が困難という欠点を持っているため、能動素子を用いた液晶表示素子（ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤなど）の表示性能を超えるまでには至っていない。
【０００４】
ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤには、液晶分子の配列状態が９０゜ねじれた旋光モードの表示方式（ＴＮ型液晶表示素子）が用いられている。この表示方式は、応答速度が速く（数十ミリ秒）、容易に白色表示が得られ、高い表示コントラストを示すことから他の方式のＬＣＤと比較して高画質化には最も有力な方式である。しかし、ねじれネマティック液晶を用いているため、表示方式の原理上、見る方向によって表示色や表示コントラストが変化するといった視角特性上の問題があり、ＣＲＴの表示性能を超えるまでには至っていない。
【０００５】
特開平４−２２９８２８号公報及び特開平４−２５８９２３号公報などに見られるように、一対の偏光板とＴＮ型液晶セルの間に、位相差フィルムを配置することによって視野角を拡大しようとする方法が提案されている。
上記公報で提案された位相差フィルムは、液晶セルに対して、垂直な方向に位相差がほぼゼロのものであり、真正面からはなんら光学的な作用を及ぼさず、傾けたときに位相差が発現し、液晶セルで発現する位相差を補償しようというものである。しかし、これらの方法によってもＬＣＤの視野角はまだ不充分であり、更なる改良が望まれている。特に、車両積載用や、ＣＲＴの代替として考えた場合には、現状の視野角では全く対応できない。
【０００６】
また、特開平４−３６６８０８号公報及び特開平４−３６６８０９号公報では、光学軸が傾いたカイラルネマティク液晶を含む液晶セルを位相差フィルムとして用いて視野角を改良しているが、２層液晶方式となりコストが高く、重量も非常に大きいものとなっている。
更に特開平４−１１３３０１号公報及び特開平５−８０３２３号公報には、液晶セルに対して、光軸が傾斜している位相差フィルムを用いる方法が提案されているが、一軸性のポリカーボネートを斜めにスライスして用いるため、大面積の位相差フィルムを、容易に得ることはできず、生産性が低いとの問題点がある。また特開平５−１５７９１３号公報及びＥＰ０５７６３０４Ａ１公報に、ポリカーボネートに特殊な延伸を行なうことにより、光軸が傾斜している位相差フィルムを用いる方法が提案されているが、やはり、大面積の位相差フィルムを低コストで得ることは難しい。
【０００７】
また、特開平５−２１５９２１号公報においては、一対の配向処理された基板に硬化時に液晶性を示す棒状化合物を挟持した形態の複屈折板によりＬＣＤの光学補償をする案が提示されているが、この案では従来から提案されているいわゆるダブルセル型の補償板と何ら変わることがなく、生産性が低く、事実上大量生産には向かない。さらに棒状化合物を使用する限りは、後に述べる光学理由によりその複屈折板ではＴＮ型ＬＣＤの全方位視野角改善は不可能である。
また、特開平３−９３２６号公報及び特開平３−２９１６０１号公報には、配向膜が設けられたフィルム状基板に高分子液晶を塗布することによりＬＣＤ用の光学補償板とするとの方法が提案されているが、この方法では分子を斜めに配向させることは不可能であるため、やはりＴＮ型ＬＣＤの全方位視野角改善は不可能である。
【０００８】
そこで、鋭意検討した結果、光学的に負の一軸性であると共に、光軸が傾斜した位相差板によって目的が達成されることを突き止め、本出願人は特許出願を既にしている（特願平５−１５３２６５号）。更に、該位相差板を簡単な製法により、工業的に有利に製造するためにディスコティック液晶を透明フィルム上に塗布し、配向固定する方法を見い出し、これも既に特許出願している（特願平５−２３６５３９号）。しかしながら、大面積の光学補償シートを作製するために、大面積のフィルム上に配向膜や液晶層等を均一な膜厚で、塗布形成することが難しく、光学特性を大面積で均一に制御することが困難な場合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特にＴＮ型液晶表示素子における良好な視野角特性を表示画面全面に亙って均一に付与することができる、ディスコティック液晶を含む層を有する光学補償シートを容易に製造することができる光学補償シートの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、特にＴＮ型液晶液晶表示素子における良好な視野角特性を表示画面全面に亙って均一に付与することができる、ディスコティック液晶を含む層を有する大面積の光学補償シートを容易に製造することができる光学補償シートの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、透明フィルム上に配向膜を形成し、次いで該配向膜の表面にスライドコーターまたはスロットダイコーターで架橋性官能基を有するディスコティック液晶を含む塗布液を単層塗布、乾燥し、該液晶を硬化させて液晶層を形成することを特徴とする光学補償シートの製造方法により達成することができる。
上記光学補償シートの製造方法の好ましい態様は、下記のとおりである。
【００１１】
１）配向膜を、配向膜形成材料を含む塗布液を塗布、乾燥して形成する上記光学補償シートの製造方法。
２）ディスコティック液晶を含む塗布液が、ディスコティック液晶を１０〜３０重量％の範囲で含んでいる上記光学補償シートの製造方法。
３）配向膜形成材料を含む塗布液の塗布を、スライドコーターまたはスロットダイコーターを用いて行なう上記光学補償シートの製造方法。
４）配向膜形成材料を含む塗布液が、配向膜形成材料としてポリマーを１〜１０重量％の範囲で含んでいる上記光学補償シートの製造方法。
５）液晶層の層厚が、０．８〜３．０μｍの範囲にある上記光学補償シートの製造方法。
６）配向膜の膜厚が、０．３〜２．０μｍの範囲にある上記光学補償シートの製造方法。
【００１２】
また、上記目的は、透明フィルム上に配向膜形成材料を含む塗布液をスライドコーターまたはスロットダイコーターで単層塗布、乾燥して配向膜を形成し、次いで該配向膜の表面に架橋性官能基を有するディスコティック液晶を含む塗布液を塗布、乾燥し、該液晶を硬化させて液晶層を形成することを特徴とする光学補償シートの製造方法によっても達成することができる。
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の光学補償シートの光学的有用性を、ＴＮ型ＬＣＤを例にとり説明する。図１及び図２は、液晶セルにしきい値電圧以上の充分な電圧を印加した場合の液晶セル中を伝搬する光の偏光状態を示したものである。コントラストの視野角特性には、特に電圧印加時の光の透過率特性が大きく寄与するため、電圧印加時を例にとり説明する。
図１は、液晶セルに光が垂直に入射した場合の光の偏光状態を示した図である。自然光Ｌ０が偏光軸ＰＡをもつ偏光板Ａに垂直に入射したとき、偏光板ＰＡを透過した光は、直線偏光Ｌ１となる。
【００１４】
ＴＮ型液晶セルに充分に電圧を印加した時の液晶分子の配列状態を、概略的に１つの液晶分子でモデル的に示すと、概略図中ＬＣのようになる。液晶セル中の液晶分子でモデル的に示すと、概略図中ＬＣの分子長軸が光の進路と平行な場合、入射面（光の進路に垂直な面内）での屈折率の差が生じないので、液晶セルを透過しても直線偏光のまま伝搬する。偏光板Ｂの偏光軸ＰＢを偏光板Ａの偏光軸ＰＡと垂直に設定すると、液晶セルを透過した直線偏光Ｌ２は偏光板Ｂを透過することができず暗状態となる。
【００１５】
図２は、液晶セルに光が斜めに入射した場合の光の偏光状態を示した図である。入射光の自然光Ｌ０が斜めに入射した場合偏光板Ａを透過した偏光Ｌ１はほぼ直線偏光になる（実際の場合偏光板の特性により楕円偏光になる）。この場合、液晶の屈折率異方性により液晶セルの入射面において屈折率の差が生じ、液晶セルを透過する光Ｌ２は楕円偏光しており偏光板Ｂでは完全に遮断されない。このように、斜方入射においては暗状態での光の遮断が不充分となり、コントラストの大幅な低下を招き好ましくない。
【００１６】
本発明は、このような斜方入射におけるコントラストの低下を防ぎ視角特性を改善できる光学補償板の製造方法を提案するものである。
図３に本発明により製造される光学補償シートの使用例を示した。偏光板Ａと液晶セルＴＮＣとの間に、液晶セルの法線方向から傾いた方向にレターデイションが極小値をとる光学異方素子ＲＦ１が配置されている。この光学異方素子ＲＦ１は該方向に対して光が入射する角度が大きくなる程位相差が大きくなる複屈折体である。また、偏光板Ｂと液晶セルＴＮＣとの間に、光学異方素子ＲＦ１と同様の光学特性を持つ光学異方素子ＲＦ２が配置されている。この様な構成の液晶表示素子に図２の場合と同様に自然光Ｌ０が斜方入射すると以下に述べる光学変調が起こる。先ず、偏光板Ａによって直線偏光Ｌ１にされ、光学異方素子ＲＦ１を透過するときに位相遅延作用によって楕円偏光Ｌ３に変調される。次に液晶セルＴＮＣを通ると逆位相の楕円偏光Ｌ４に変調され、更に光学異方素子ＲＦ２を透過すると位相遅延作用によって元の直線偏光Ｌ５に戻される。このような作用によって、自然光Ｌ０は種々の斜方入射においても同一な透過率が得られるようになり、視角依存性のない高品位な表示が可能な液晶表示素子を得ることができる。
【００１７】
本発明におけるディスコティック液晶とは、下記に列挙するようなものであるが、分子自身が負の一軸性をもち且つ斜め配向膜により基板面に対して斜めに光軸が配向するものであれば、とくに下記物質に限定されるものではない。
【００１８】
【化１】

【００１９】
【化２】

【００２０】
【化３】

【００２１】
【化４】

【００２２】
【化５】

【００２３】
【化６】

【００２４】
また特定のディスコティック液晶においてはディスコティックネマティック相を配向状態のまま固化させるとディスコティックネマティック相・固相転移温度以下ではその構造が安定に保たれるので、この光学異方体は熱的にも安定である。
【００２５】
本発明におけるディスコティック液晶層の負の一軸性とは、該液晶層の３軸方向屈折率を、その値が小さい順にｎ_１、ｎ_２、ｎ_３としたとき、ｎ_１＜ｎ_２＝ｎ_３の関係を有するものである。従って、光学軸方向の屈折率が最も小さいという特性を有するものである。ただし、ｎ_２とｎ_３の値は厳密に等しい必要はなく、ほぼ等しければ充分である。具体的には、
｜ｎ_２ −ｎ_３｜／｜ｎ_２ −ｎ_１｜≦０．２
であれば実用上問題はない。また、ＴＦＴあるいはＴＮ型液晶セルの視野角特性を大幅に改良する条件としては、該液晶層の光学軸はシート面の法線方向からの傾きβが５度〜５０度であることが好ましく、１０度〜４０度がより好ましい。更に、該液晶層の厚さをａとしたとき、
５０≦Δｎ’・ａ≦３００（ｎｍ）
の条件を満足することが好ましい。但し、Δｎ’＝（ｎ_２＋ｎ_３）／２−ｎ_１である。
【００２６】
本発明において用いることができるディスコティック液晶の配向処理には、様々な方法がある。単純に基板表面をラビング処理し、その上に塗設するだけで有効な配向が得られるディスコティック液晶・基板の組み合わせもあるが、最も汎用性が高い方法は配向膜を使う方法である。配向膜としては、無機物斜方蒸着膜、或いは特定の有機高分子膜をラビングした配向膜がこれにあたる。また、アゾベンゼン誘導体からなるＬＢ膜のように光により異性化を起こし、分子が方向性を持って均一に配列する薄膜などもこれにあてはまる。
【００２７】
有機配向膜としては代表的なものとしてポリイミド膜がある。これはポリアミック酸（例えば、ＳＥ−７２１０、日産化学（株）製）を透明フィルム（基板）表面に塗布し１００℃から３００℃で焼成後、ラビングし、次いで、ディスコティック液晶を含む塗布液を塗布、乾燥することにより、配向したディスコティック液晶の層を形成することができる。また、アルキル鎖変性系ポバール（例えば、クラレ（株）製ＭＰ２０３、同Ｒ１１３０など）を使用すれば、得られる塗膜を焼成する必要はなく、ラビングするだけで配向能を付与することができる。その他、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、など疎水性表面を形成する有機高分子膜ならば大抵のものがその表面をラビングすることによりディスコティック液晶配向能を付与できる。
また、無機物斜方蒸着膜としては代表的なものにＳｉＯ斜方蒸着膜がある。これは、真空槽内においてベースフィルム面に斜め方向からＳｉＯ蒸発粒子を当て、約２０〜２００ｎｍ厚の斜め蒸着膜を形成させて配向膜とするものである。この蒸着膜によってディスコティック液晶が配向をすると液晶層の光軸は、ＳｉＯ蒸着粒子が飛んできた軌跡を含み該ベースフィルム面に垂直な平面上の特定の方向を向く。
上記配向膜は、その上に塗設されたディスコティック液晶分子の配向方向を決定する作用がある。但し、ディスコティック液晶の配向は配向膜に依存するため、その組み合わせを最適化する必要がある。
【００２８】
本発明では、有機配向膜を使用することが高い生産性が得られる点から好ましい。即ち、配向膜形成材料として上記ポリマー等を含む塗布液を透明フィルム表面に塗布し乾燥後、ラビングし、次いで、ディスコティック液晶を含む塗布液を塗布、乾燥することにより、配向したディスコティック液晶の層を形成することが好ましい。
【００２９】
次に、一旦配向したディスコティック液晶分子は基板面とある角度θをもって配向しているが、１成分系では斜め配向の角度は配向膜の種類によってあまり変化せず、ディスコティック液晶分子固有の値をとることが多い。また、ディスコティック液晶分子２種以上を混合するとその混合比によりある範囲内の傾斜角の調整が可能である。従って、斜め配向の傾斜角制御にはディスコティック液晶種の選択、更には２種以上のディスコティック液晶分子を混合するなどの方法が有効である。
【００３０】
本発明の光学補償シートに用いるフィルム素材は光透過率が良好であることが好ましい。また、複屈折性に関してはいかなるものも使用可能であるが、若干面配向してるものの方が、光学補償の点で好ましい。即ち、その光学特性を３軸屈折率の関係で表すと、
ｎｘ＝ｎｙ≧ｎｚ
を満たす状態である。但しｎｘ、ｎｙはフィルム面内の互いに直交する光軸方向の屈折率で、ｎｚはフィルム面の法線方向の屈折率である。また、ｎｘとｎｙの値は厳密に等しい必要はなく、ほぼ等しければ十分である。具体的には、
｜ｎｘ−ｎｙ｜／｜ｎｘ−ｎｚ｜≦０．２
であれば実用上問題はない。更に、ベースフィルムの厚さをｄとしたとき、
０≦Δｎ・ｄ≦３００（ｎｍ）
の条件を満足することが好ましい。但し、Δｎ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚである。具体的には、ゼオネックス（日本ゼオン（株）製）、ＡＲＴＯＮ（日本合成ゴム（株）製）、フジタック（富士写真フイルム（株）製）などの商品名で売られている固有複屈折値が小さい素材から形成され、面配向しているフィルムが好ましい。しかし、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン等の固有複屈折値が大きい素材であっても製膜時に分子配向を制御することによってΔｎ・ｄ＝０〜３００ｎｍの面配向フィルムを形成することも可能であり、それらも好適に利用できる。
【００３１】
本発明者は、上述のような光学補償シートを量産するための技術検討を行ったところ、重要な開発課題はディスコティック液晶を含む塗布液の均一塗布であることであるとの知見を得た。そして、この均一塗布は、図５に示すようなスライドコーターあるいは図６に示すようなスロットダイコーターを使用することにより行なうことができ、これによりＴＮ型液晶表示素子における良好な視野角特性を表示画面全面に亙って均一に付与することができることが明らかとなった。スライドコーターあるいはスロットダイコーターを用いる塗布方法は、ディスコティック液晶を含む塗布液の塗布に適用するだけでも良いが、さらに配向膜形成用塗布液の塗布にも適用した方がより好ましい。また、スライドコーターあるいはスロットダイコーターを用いる塗布方法を、配向膜形成用塗布液の塗布に適用するだけでも均一な液晶層形成に寄与することができる。
図５において、送液ポンプＰ１で送られてきた塗布液５１がスライドコーター５２から押し出されて、コーティングロールＣＲにより搬送されたフィルム５３上に塗布され、塗布層５４が形成される。図６においても同様に、送液ポンプＰ１で送られてきた塗布液６１がスロットダイコーター６２から押し出されて、コーティングロールＣＲにより搬送されたフィルム６３上に塗布され、塗布層６４が形成される。
上記スライドコーターあるいはスロットダイコーターは、縦方向の均一塗布性に優れており、かつ高速で薄層膜の形成が可能であることから生産性においても高い塗布機であるといえる。また、フィルム（支持体）表面に凹凸がある場合でも、フィルムがバッキングローラーに巻かれた際に平滑化されるので、均一な塗布性に優れている。更に、フィルムに非接触で塗布を行なうので、フィルムあるいはフィルム上に既に形成されている塗膜を傷つけることなく、均一塗布が可能である。本発明者は、このような知見を得て本発明を完成したものである。
【００３２】
スライドコーター、スロットダイコーター以外の塗布方法、例えばバーコーターを用いて塗布をすると、塗布時にコイルバーが配向膜面に接触することにより配向膜の配向能が乱され、配向処理後に筋状の配向乱れとなって現れる。また、グラビアコーターを使用した場合は、ドクターが配向膜に接触するため、やはり配向乱れを起こした。
本発明に従うスライドコーターあるいはスロットダイコーターの使用により、上記問題を回避できる。しかしながら、スライドコーター等により塗布した場合であっても、塗布装置の送り精度、塗布部周辺の振動、送液ポンプの脈動レベルなど塗布斑に起因するものを最小限に抑えることが、好ましい。また、レタデーション変動を抑制し、斑の発生を抑えるために、液晶膜の塗布膜厚や塗布液の液晶濃度を最適値に、調整することが好ましい。即ち、ディスコティック液晶を含む塗布液は、ディスコティック液晶を１０〜３０重量％の範囲で含んでいることが好ましく、特に１５〜２５重量％の範囲が好ましい。また、液晶層の層厚は、０．８〜３．０μｍの範囲にあることが好ましく、特に１．０〜２．５μｍの範囲が好ましい。さらに、上記塗布方法によって、乾燥膜厚の精度を１０％以内にすることが好ましい。これにより、レタデーション変動、斑の発生を防止できる。
ディスコティック液晶を溶解させる溶剤としては、メチルエチルケトン等の有機溶剤を適宜選択して使用することができる。
【００３３】
上述のように、配向膜形成材料の塗布液を均一に塗布することは、次いで液晶層を形成して得られる光学補償シートの正面コントラスト低下防止や視野角の拡大など高品位を維持するために重要である。そして、均一塗布には上記のスライドコーターあるいはスロットダイコーターで塗布することが好適である。
配向膜形成材料としてポリマーを含む塗布液は、ポリマーを１〜１０重量％の範囲で含んでいることが好ましく、特に３〜８重量％の範囲が好ましい。また、配向膜の膜厚は、０．３〜２．０μｍの範囲にあることが好ましく、特に０．５〜１．５μｍの範囲が好ましい。
【００３４】
透明フィルム上に塗設されたディスコティック液晶を斜めに配向させる上記以外の方法として、磁場配向や電場配向がある。この方法においてはディスコティック液晶を基板に塗設後、所望の角度に磁場、或いは電場をかけるゾーンが必要であるがそのゾーン自体をディスコティックネマティック相が形成される温度に調整しておく必要がある。本発明では、これらの方法を併用しても良い。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
［実施例１］
トリアセチルセルロース（富士写真フィルム（株）製、厚さ：１００μｍ、｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ＝７０ｎｍ）のロールフィルムの一方の側にゼラチン層（層厚：０．１μｍ）を塗設した。次に、塗設したゼラチン層の上に長鎖アルキル変性ポバール（ＭＰ−２０３、クラレ（株）製）の塗布液を塗布し、１１０℃の温風３０秒間乾燥させたのち、ラビング処理を行って配向膜を形成した。
この配向膜上に、ディスコティック液晶（前記化合物例：ＴＥ−８（▲８▼：ｍ＝４））が２０重量％、そして光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）が０．１重量％となるように、メチルエチルケトン中に溶かした塗布液をスライドコーター（図５参照）により、塗布速度２０ｍ／分、塗布量１２ｃｃ／ｍ^２で塗布して、層厚２．４μｍのディスコティック液晶層を形成した。
この配向膜及び液晶層が形成されたフィルムを、１５０℃に設定された恒温槽に５分間入れてディスコティック液晶を配向させ、熟成させた後に、引き続き１５０℃の条件下で水銀灯（４００ワット）を２分間照射し、室温まで放冷することにより、光学補償シートを得た。
【００３６】
［実施例２］
実施例１において、液晶層を形成するための塗布液の塗布を、スライドコーターの代わりにスロットダイコーター（図６参照）を用いて行なった以外は実施例１と同様にして、光学補償シートを得た。
【００３７】
［実施例３］
実施例１において、液晶層の形成を下記のように行なった以外は、実施例１と同様にして、光学補償シートを得た。
配向膜上に、ディスコティック液晶（前記化合物例：ＴＥ−８（▲８▼：ｍ＝４））が２０重量％、そして光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）が０．１重量％となるように、メチルエチルケトン中に溶かした塗布液をスライドコーターにより、塗布速度２０ｍ／分、塗布量２０ｃｃ／ｍ^２で塗布して、層厚４．０μｍのディスコティック液晶層を形成した。
【００３８】
［実施例４］
実施例１において、液晶層の形成を下記のように行なった以外は、実施例１と同様にして、光学補償シートを得た。
配向膜上に、ディスコティック液晶（前記化合物例：ＴＥ−８（▲８▼：ｍ＝４））が５重量％、そして光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）が０．１重量％となるように、メチルエチルケトン中に溶かした塗布液をスライドコーターにより、塗布速度２０ｍ／分、塗布量２５ｃｃ／ｍ^２で塗布して、層厚１．２５μｍのディスコティック液晶層を形成した。
【００３９】
［比較例１］
実施例１において、液晶層を形成するための塗布液の塗布を、スライドコーターの代わりにバーコーターを用いて行なった以外は実施例１と同様にして、光学補償シートを得た。
【００４０】
上記のようにして得られた光学補償シート（実施例１〜４及び比較例１）を、偏光顕微鏡により観察したところ、実施例１及び実施例２の光学補償シートは均一な配向を示していたが、比較例１の光学補償シートは明らかにディスコティック液晶層塗布時のバーコーターの塗布筋に起因するシャープな厚み斑が発生し、それがそのままレタデーション斑として観測された。実施例３及び４の光学補償シートはコントラストの低下が少しあり、視野角改善効果も小さかった。
【００４１】
図４に、液晶の異常光と常光の屈折率の差と液晶セルのギャップサイズの積が４８０ｎｍでねじれ角が９０゜のＴＮ型液晶セルを示す。このＴＮ型液晶セルでは、セルバックライト（ＢＬ）上に、偏光軸ＰＡを有する偏光板Ａ、ラビング方向Ｒ１の光学補償シートＲＦ１、液晶セルＴＮＣ、ラビング方向Ｒ２の光学補償シートＲＦ２、及び偏光軸ＰＢを有する偏光板Ｂが、順に積層されている。尚、図４において、液晶セルの矢印はラビング方向を表している。また、光学補償シートのディスコティック液晶層は二枚とも液晶セル側に存在している。
実施例１及び２と比較例１で得た光学補償シートを、図４のＲＦ１及びＲＦ２のように装着し、液晶セルに対して０Ｖ〜５Ｖの４０Ｈｚ矩形波における正面からの透過率（Ｔ）を大塚電子製ＬＣＤ−５０００によって測定した。
液晶セル表面の法線方向からのコントラスト比（Ｔ_１Ｖ／Ｔ_５Ｖ）を計算したところ、実施例１及び実施例２は９５であったのに対し、比較例１は５０であった。
【００４２】
実施例１および２から明らかなように、本発明の光学補償シート製造方法を用いることにより、ＴＮ型液晶セルの視野角が大幅に広がり、かつ正面コントラストの低下のない光学補償シートを量産することができる。これに対し、比較例１の様に一般の塗布工程に多用されているバーコーターを用いて製造した該光学補償シートでは接触式塗布のためバー筋が発生し、外観面状を悪化させてしまう。バー筋による面状悪化は液晶膜のシャープな厚み斑となり、それがそのままレタデーション斑となってしまい光学特性を低下させる。また、バーコーターでは膜厚凹凸の大きい支持体に塗布すると液晶の塗布量精度の均一が保証できなくなり、これもレタデーション斑となる。
実施例３および４のようにスライドコーターを使っても液晶膜厚が４．０μｍ以上で塗布したり、５重量％のような低濃度液で塗布すると、正面コントラスト低下が少し発生しまた視野角の改善効果も小さくなる。また、液晶層層厚を０．８μｍ以下で塗布するとスライドコーター、スロットダイコーターの薄層塗布限界になり塗布適性が不充分である。また、３０重量％より高い濃度で塗布することは塗布液粘度の上昇につながり、筋やぬりつけの厚塗りなどを起こし易い。
【００４３】
［実施例５］
トリアセチルセルロース（富士写真フィルム（株）製、厚さ：１００μｍ、｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ＝７０ｎｍ）のロールフィルムの一方の側にゼラチン層（層厚：０．１μｍ）を塗設した。次に、塗設したゼラチン層の上に長鎖アルキル変性ポバール（ＭＰ−２０３、クラレ（株）製）５重量％溶液をスライドコーター（図５参照）により、塗布速度１０ｍ／分、塗布量２０ｃｃ／ｍ^２で塗布し、１１０℃の温風３０秒間乾燥させた後、ラビング処理を行って膜厚１．０μｍの配向膜を形成した。
この配向膜上に、ディスコティック液晶（前記化合物例：ＴＥ−８（▲８▼：ｍ＝４））とトリメチルプロパントリアクリレートの４：１の混合物に、光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）を１重量％添加した混合物の２０重量％メチルエチルケトン溶液（塗布液）を、スライドコーター（図５参照）塗布した。
この配向膜及び液晶層が形成されたフィルムを、１５０℃に設定された恒温槽に５分間入れてディスコティック液晶を配向させ、熟成させた後に、引き続き１５０℃の条件下で水銀灯（４００ワット）を２分間照射し、室温まで放冷することにより、光学補償シートを得た。
【００４４】
［実施例６］
実施例５において、配向膜を形成するための塗布液の塗布を、スライドコーターの代わりにスロットダイコーター（図６参照）を用いて行なった以外は実施例５と同様にして、光学補償シートを得た。
【００４５】
［実施例７］
実施例５において、配向膜の形成を下記のように行なった以外は、実施例５と同様にして、光学補償シートを得た。
ゼラチン層の上に長鎖アルキル変性ポバール（ＭＰ−２０３、クラレ（株）製）５重量％溶液をスライドコーター（図５参照）により、塗布速度１０ｍ／分、塗布量６０ｃｃ／ｍ^２で塗布し、１１０℃の温風３０秒間乾燥させた後、ラビング処理を行って膜厚３．０μｍの配向膜を形成した。
【００４６】
［実施例８］
実施例５において、配向膜の形成を下記の用に行なった以外は、実施例５と同様にして、光学補償シートを得た。
ゼラチン層の上に長鎖アルキル変性ポバール（ＭＰ−２０３、クラレ（株）製）１重量％溶液をスライドコーター（図５参照）により、塗布速度１０ｍ／分、塗布量６０ｃｃ／ｍ^２で塗布し、１１０℃の温風３０秒間乾燥させた後、ラビング処理を行って膜厚０．６μｍの配向膜を形成した。
【００４７】
［実施例９］
実施例５において、配向膜を形成するための塗布液の塗布を、スライドコーターの代わりにバーコーター（図６参照）を用いて行なった以外は実施例５と同様にして、光学補償シートを得た。
【００４８】
上記のようにして得られた光学補償シートを偏光顕微鏡により観察したところ、実施例５及び実施例６の光学補償シートは均一な配向を示していたが、実施例９の光学補償シートは、配向膜塗布時のバーコーターによる塗布筋が配向乱れの筋と少し見られた。実施例７及び８はコントラストの低下が少し見られ、視野角改善効果が小さかった。
【００４９】
実施例５及び６で得た光学補償シートを、図４のＲＦ１及びＲＦ２のように装着し、液晶セルに対して０Ｖ〜５Ｖの４０Ｈｚ矩形波における正面からの透過率（Ｔ）を大塚電子製ＬＣＤ−５０００によって測定した
液晶セル表面の法線方向からのコントラスト比（Ｔ_１Ｖ／Ｔ_５Ｖ）を計算したところ、実施例５及び実施例６は９１で、極めて高いコントラスト比を示した。
【００５０】
実施例５および６から明らかなように、本発明の光学補償シート製造方法を用いることにより、ＴＮ型液晶セルの視野角が大幅に広がり、かつ正面コントラストの低下のない光学補償シートを量産することができる。実施例９のように、一般の塗布工程に多用されているバーコーターを用いて配向膜を塗布した光学補償シートは、バー筋による面状悪化で配向能が低下する傾向にある。このため、液晶表示装置に配設した際、視野角改善効果が充分とはいえない。また、実施例７および８のようにスライドコーターを使っても配向膜膜厚が３．０μｍ以上で塗布したり、ポリマー濃度１重量％のような低濃度液で塗布すると正面コントラスト低下や視野角の改善効果が小さい。配向膜膜厚を０．３μｍ以下で塗布するとスライドコーター、スロットダイコーターの薄層塗布限界になり塗布適性が不充分である。また、１０重量％より高い濃度で塗布することは塗布液粘度の上昇につながり、筋やぬりつけの厚塗りなどを起こし易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶セルに光が垂直に入射した場合の光の偏光状態を示した図である。
【図２】液晶セルに光が斜めに入射した場合の光の偏光状態を示した図である。
【図３】液晶セルに光学補償シートの使用した例を示した図である。
【図４】実施例及び比較例で得られた光学補償シートの視角特性を測定した時のＴＮ型液晶セルの構成を示した図である。
【図５】単層塗布用スライドコーターによる塗布例を示した図である。
【図６】単層塗布用スロットダイコーターによる塗布例を示した図である。
【符号の説明】
ＴＮＣＴＮ型液晶セル
Ａ、Ｂ偏光板
ＰＡ、ＰＢ偏光軸
Ｌ０自然光
Ｌ１、Ｌ５直線偏光
Ｌ２液晶セルを通った後の変調光
Ｌ３、Ｌ４楕円偏光
ＬＣＴＮ型液晶セルに十分に電圧を印加した時の液晶分子の配列状態
ＲＦ１、ＲＦ２光学補償シート
ＢＬバックライト
Ｒ１、Ｒ２光学補償シートのラビング方向
ＣＲコーティングロール
Ｐ１送液ポンプ
ＣＲコーティングロール
５１、６１塗布液
５２スライドコーター
５３、６３フィルム
５４、６４塗布層
６２スロットダイコーター[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for manufacturing an optical compensation sheet, and more particularly to a method for manufacturing an optical compensation sheet useful for improving display contrast and viewing angle characteristics of display colors.
[0002]
[Prior art]
CRT (Cathode-ray tube), which is the mainstream of display devices for OA equipment such as Japanese word processors and desktop personal computers, has been converted into a liquid crystal display element having great advantages of being thin and light and low power consumption. Many of liquid crystal display elements (hereinafter referred to as LCDs) that are currently popular use twisted nematic liquid crystals. Display systems using such liquid crystals can be broadly divided into two systems, birefringence mode and optical rotation mode.
[0003]
LCDs using the birefringence mode have a liquid crystal molecular arrangement with a twist angle of more than 90 ° and have steep electro-optical characteristics. Therefore, even if there is no active element (thin film transistor or diode), a simple matrix electrode Large-capacity display can be obtained by time-division driving with the structure. However, LCDs using this birefringence mode have the disadvantages that the response speed is slow (several hundred milliseconds) and gradation display is difficult, so liquid crystal display elements using active elements (TFT-LCD and MIM-). The display performance of LCD etc. has not been exceeded.
[0004]
The TFT-LCD and MIM-LCD use an optical rotation mode display method (TN type liquid crystal display element) in which the alignment state of liquid crystal molecules is twisted by 90 °. This display method has the fast response speed (several tens of milliseconds), easily obtains white display, and exhibits high display contrast. Therefore, this display method is the most powerful method for improving image quality compared to other types of LCDs. is there. However, since twisted nematic liquid crystal is used, there is a problem in viewing angle characteristics such that the display color and display contrast change depending on the viewing direction due to the principle of the display method, and the display performance of the CRT has not been exceeded.
[0005]
As seen in JP-A-4-229828 and JP-A-4-258923, an attempt is made to expand the viewing angle by arranging a retardation film between a pair of polarizing plates and a TN type liquid crystal cell. A method has been proposed.
The retardation film proposed in the above publication has a substantially zero retardation in the vertical direction with respect to the liquid crystal cell, has no optical effect from the front, and has a retardation when tilted. It is intended to compensate for the phase difference that occurs and occurs in the liquid crystal cell. However, even with these methods, the viewing angle of the LCD is still insufficient, and further improvements are desired. In particular, when considered for vehicle loading or as an alternative to a CRT, the current viewing angle cannot be used at all.
[0006]
In JP-A-4-366808 and JP-A-4-366809, a liquid crystal cell including a chiral nematic liquid crystal having an inclined optical axis is used as a retardation film, but the viewing angle is improved. It becomes a liquid crystal system, and the cost is high and the weight is very large.
Further, JP-A-4-113301 and JP-A-5-80323 propose a method of using a retardation film having an optical axis inclined with respect to a liquid crystal cell. Since they are sliced obliquely, a large-area retardation film cannot be easily obtained, and there is a problem that productivity is low. JP-A-5-157913 and EP0576304A1 propose a method using a retardation film in which the optical axis is inclined by performing special stretching on polycarbonate. It is difficult to obtain a film at a low cost.
[0007]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-215921 proposes a method for optically compensating an LCD by a birefringent plate in which a rod-like compound having liquid crystallinity is sandwiched between a pair of alignment-treated substrates. In this proposal, there is no difference from the so-called double cell type compensation plate that has been proposed in the past, the productivity is low, and it is practically not suitable for mass production. Furthermore, as long as a rod-shaped compound is used, the omnidirectional viewing angle of the TN type LCD cannot be improved with the birefringent plate for optical reasons described later.
Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-9326 and 3-291601 propose a method for forming an optical compensator for LCD by applying a polymer liquid crystal to a film-like substrate provided with an alignment film. However, since it is impossible to orient molecules at an angle by this method, it is impossible to improve the omnidirectional viewing angle of a TN type LCD.
[0008]
Accordingly, as a result of intensive studies, it has been found that the object is achieved by a retardation plate that is optically negative uniaxial and whose optical axis is inclined. Hei 5-153265). Furthermore, in order to produce the retardation plate industrially advantageously, a method of applying a discotic liquid crystal on a transparent film and fixing the orientation has been found. Hei-5-236539). However, in order to produce a large-area optical compensation sheet, it is difficult to apply and form an alignment film, a liquid crystal layer, etc. with a uniform film thickness on a large-area film, and the optical characteristics are uniformly controlled over a large area. It was sometimes difficult.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention makes it possible to easily produce an optical compensation sheet having a layer containing a discotic liquid crystal, which can uniformly impart good viewing angle characteristics over the entire display screen, particularly in a TN liquid crystal display element. An object of the present invention is to provide a method for producing an optical compensation sheet.
In addition, the present invention provides a large-area optical compensation sheet having a layer containing a discotic liquid crystal, which can impart a good viewing angle characteristic uniformly over the entire display screen, particularly in a TN liquid crystal liquid crystal display element. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical compensation sheet that can be easily manufactured.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The above problem is that an alignment film is formed on a transparent film, and then the surface of the alignment film is formed with a slide coater or a slot die coater. Has a crosslinkable functional group Coating liquid containing discotic liquid crystal Single layer Apply and dry , Cure the liquid crystal This can be achieved by a method for producing an optical compensation sheet characterized by forming a liquid crystal layer.
The preferable aspect of the manufacturing method of the said optical compensation sheet is as follows.
[0011]
1) The method for producing an optical compensation sheet, wherein the alignment film is formed by applying and drying a coating liquid containing an alignment film forming material.
2) The manufacturing method of the said optical compensation sheet in which the coating liquid containing a discotic liquid crystal contains the discotic liquid crystal in the range of 10 to 30 weight%.
3) The method for producing the optical compensation sheet, wherein the coating liquid containing the alignment film forming material is applied using a slide coater or a slot die coater.
4) The method for producing an optical compensation sheet, wherein the coating liquid containing the alignment film forming material contains 1 to 10% by weight of a polymer as the alignment film forming material.
5 ) The method for producing an optical compensation sheet, wherein the liquid crystal layer has a thickness in the range of 0.8 to 3.0 μm.
6 ) The method for producing the optical compensation sheet, wherein the alignment film has a thickness in the range of 0.3 to 2.0 μm.
[0012]
In addition, the above-mentioned object is to use a slide coater or a slot die coater to apply a coating solution containing an alignment film forming material on a transparent film. Single layer Apply and dry to form an alignment film, then on the surface of the alignment film Has a crosslinkable functional group Apply and dry the coating liquid containing discotic liquid crystal , Cure the liquid crystal This can also be achieved by a method for producing an optical compensation sheet characterized by forming a liquid crystal layer.
[0013]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, the optical usefulness of the optical compensation sheet of the present invention will be described using a TN type LCD as an example. 1 and 2 show the polarization state of light propagating through the liquid crystal cell when a sufficient voltage higher than the threshold voltage is applied to the liquid crystal cell. Since the light transmittance characteristic at the time of applying a voltage greatly contributes to the viewing angle characteristic of contrast, the case of applying a voltage will be described as an example.
FIG. 1 is a diagram illustrating a polarization state of light when light enters the liquid crystal cell vertically. When the natural light L0 is perpendicularly incident on the polarizing plate A having the polarization axis PA, the light transmitted through the polarizing plate PA becomes linearly polarized light L1.
[0014]
When the alignment state of the liquid crystal molecules when a sufficient voltage is applied to the TN type liquid crystal cell is schematically shown by one liquid crystal molecule as a model, it becomes LC in the schematic diagram. When modeled by the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell, if the LC major axis is parallel to the light path in the schematic diagram, there will be a difference in refractive index at the incident surface (in the plane perpendicular to the light path). Therefore, even if it passes through the liquid crystal cell, it propagates as linearly polarized light. When the polarizing axis PB of the polarizing plate B is set perpendicular to the polarizing axis PA of the polarizing plate A, the linearly polarized light L2 that has passed through the liquid crystal cell cannot pass through the polarizing plate B and is in a dark state.
[0015]
FIG. 2 is a diagram illustrating a polarization state of light when light is incident on the liquid crystal cell obliquely. When the natural light L0 of the incident light is obliquely incident, the polarized light L1 transmitted through the polarizing plate A becomes almost linearly polarized light (in practice, it becomes elliptically polarized light due to the characteristics of the polarizing plate). In this case, a difference in refractive index occurs at the incident surface of the liquid crystal cell due to the refractive index anisotropy of the liquid crystal, and the light L2 transmitted through the liquid crystal cell is elliptically polarized and is not completely blocked by the polarizing plate B. Thus, oblique incidence is not preferable because light in the dark state is not sufficiently blocked, resulting in a significant reduction in contrast.
[0016]
The present invention proposes a method for manufacturing an optical compensator capable of preventing such a decrease in contrast during oblique incidence and improving viewing angle characteristics.
FIG. 3 shows an example of use of the optical compensation sheet manufactured according to the present invention. Between the polarizing plate A and the liquid crystal cell TNC, an optical anisotropic element RF1 having a minimum retardation in the direction inclined from the normal direction of the liquid crystal cell is disposed. This optically anisotropic element RF1 is a birefringent body in which the phase difference increases as the angle of incidence of light with respect to this direction increases. An optical anisotropic element RF2 having the same optical characteristics as the optical anisotropic element RF1 is disposed between the polarizing plate B and the liquid crystal cell TNC. Similar to the case of FIG. 2, when the natural light L0 is obliquely incident on the liquid crystal display element having such a configuration, the optical modulation described below occurs. First, the light is converted into linearly polarized light L1 by the polarizing plate A, and is modulated into elliptically polarized light L3 by the phase delay action when passing through the optical anisotropic element RF1. Next, when it passes through the liquid crystal cell TNC, it is modulated into elliptically polarized light L4 having an antiphase, and when transmitted through the optical anisotropic element RF2, it is returned to the original linearly polarized light L5 by the phase delay action. By such an action, the natural light L0 can obtain the same transmittance even in various oblique incidences, and a liquid crystal display element capable of high-quality display without viewing angle dependency can be obtained.
[0017]
The discotic liquid crystal in the present invention is as listed below, as long as the molecule itself has a negative uniaxial property and the optical axis is oriented obliquely with respect to the substrate surface by the oblique alignment film. In particular, it is not limited to the following substances.
[0018]
[Chemical 1]

[0019]
[Chemical 2]

[0020]
[Chemical 3]

[0021]
[Formula 4]

[0022]
[Chemical formula 5]

[0023]
[Chemical 6]

[0024]
Also, in certain discotic liquid crystals, when the discotic nematic phase is solidified in the aligned state, the structure remains stable below the discotic nematic phase / solid phase transition temperature, so this optical anisotropic body is thermally Is also stable.
[0025]
In the present invention, the negative uniaxiality of the discotic liquid crystal layer refers to the triaxial refractive index of the liquid crystal layer in the order of increasing values. ₁ , N ₂ , N ₃ N ₁ <N ₂ = N ₃ It has the relationship. Therefore, it has the characteristic that the refractive index in the optical axis direction is the smallest. Where n ₂ And n ₃ The values of do not need to be exactly equal, but are almost equal. In particular,
｜ n ₂ -N ₃ | / | N ₂ -N ₁ | ≦ 0.2
If so, there is no practical problem. Further, as a condition for greatly improving the viewing angle characteristics of the TFT or TN type liquid crystal cell, it is preferable that the optical axis of the liquid crystal layer has an inclination β of 5 degrees to 50 degrees from the normal direction of the sheet surface, 10 degrees to 40 degrees is more preferable. Furthermore, when the thickness of the liquid crystal layer is a,
50 ≦ Δn ′ · a ≦ 300 (nm)
It is preferable to satisfy the following conditions. However, Δn ′ = (n ₂ + N ₃ ) / 2-n ₁ It is.
[0026]
There are various methods for aligning the discotic liquid crystal that can be used in the present invention. There is a combination of a discotic liquid crystal and a substrate in which effective alignment can be obtained simply by rubbing the substrate surface and coating on the substrate surface, but the most versatile method is a method using an alignment film. As the alignment film, an inorganic oblique deposition film or an alignment film rubbed with a specific organic polymer film corresponds to this. In addition, a thin film in which isomerization is caused by light and molecules are uniformly arranged with directionality, such as an LB film made of an azobenzene derivative, also applies to this.
[0027]
A typical example of the organic alignment film is a polyimide film. This is because polyamic acid (for example, SE-7210, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) is applied to the surface of a transparent film (substrate), baked at 100 ° C. to 300 ° C., rubbed, and then coated with a discotic liquid crystal. By applying and drying, an oriented discotic liquid crystal layer can be formed. Further, when an alkyl chain-modified poval (for example, Kuraray Co., Ltd. MP203, R1130, etc.) is used, it is not necessary to bake the obtained coating film, and alignment ability can be imparted only by rubbing. In addition, most organic polymer films that form a hydrophobic surface such as polyvinyl butyral and polymethyl methacrylate can impart discotic liquid crystal alignment ability by rubbing the surface.
A representative example of the inorganic oblique deposition film is a SiO oblique deposition film. In this, SiO evaporation particles are applied to the base film surface in an oblique direction in the vacuum chamber to form an oblique vapor deposition film having a thickness of about 20 to 200 nm to form an alignment film. When the discotic liquid crystal is oriented by this deposited film, the optical axis of the liquid crystal layer is directed in a specific direction on a plane perpendicular to the base film surface including the locus of the SiO deposited particles flying.
The alignment film has an effect of determining the alignment direction of the discotic liquid crystal molecules coated thereon. However, since the orientation of the discotic liquid crystal depends on the alignment film, it is necessary to optimize the combination.
[0028]
In the present invention, it is preferable to use an organic alignment film from the viewpoint of obtaining high productivity. That is, the coating liquid containing the polymer or the like as the alignment film forming material is applied to the surface of the transparent film, dried, rubbed, and then coated and dried with a coating liquid containing a discotic liquid crystal. It is preferable to form a layer.
[0029]
Next, once aligned discotic liquid crystal molecules are aligned with a certain angle θ with respect to the substrate surface, but in a one-component system, the angle of oblique alignment does not change much depending on the type of alignment film, and is a value unique to the discotic liquid crystal molecules. Is often taken. Further, when two or more kinds of discotic liquid crystal molecules are mixed, the tilt angle within a certain range can be adjusted by the mixing ratio. Therefore, selection of the discotic liquid crystal species and mixing of two or more discotic liquid crystal molecules are effective for controlling the tilt angle of the oblique alignment.
[0030]
The film material used for the optical compensation sheet of the present invention preferably has good light transmittance. In addition, any birefringence can be used, but those with a slight plane orientation are preferred in terms of optical compensation. That is, when the optical characteristics are expressed in terms of the triaxial refractive index,
nx = ny ≧ nz
It is in a state that satisfies. However, nx and ny are refractive indexes in the optical axis direction perpendicular to each other in the film plane, and nz is a refractive index in the normal direction of the film surface. Further, the values of nx and ny do not have to be strictly equal, and it is sufficient if they are almost equal. In particular,
| Nx-ny | / | nx-nz | ≦ 0.2
If so, there is no practical problem. Furthermore, when the thickness of the base film is d,
0 ≦ Δn · d ≦ 300 (nm)
It is preferable to satisfy the following conditions. However, Δn = (nx + ny) / 2−nz. Specifically, the intrinsic birefringence values sold under trade names such as ZEONEX (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), ARTON (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.), FUJITAC (manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) A film formed from a small material and oriented in a plane is preferred. However, even if a material having a large intrinsic birefringence value such as polycarbonate, polyarylate, polysulfone, or polyethersulfone is used, a plane orientation film of Δn · d = 0 to 300 nm is formed by controlling the molecular orientation during film formation. It is also possible to use them suitably.
[0031]
The inventor conducted a technical study for mass production of the optical compensation sheet as described above, and gained knowledge that an important development issue is uniform coating of a coating liquid containing a discotic liquid crystal. . This uniform coating can be performed by using a slide coater as shown in FIG. 5 or a slot die coater as shown in FIG. 6, thereby displaying a good viewing angle characteristic in the TN type liquid crystal display element. It became clear that it could be applied uniformly over the entire screen. The application method using a slide coater or a slot die coater may be applied only to the application of the application liquid containing discotic liquid crystal, but it is more preferable to apply it to the application of the alignment film forming application liquid. Moreover, it is possible to contribute to uniform liquid crystal layer formation only by applying a coating method using a slide coater or a slot die coater to the application of the alignment film forming coating solution.
In FIG. 5, the coating liquid 51 sent by the liquid feeding pump P1 is pushed out from the slide coater 52 and applied onto the film 53 conveyed by the coating roll CR, whereby the coating layer 54 is formed. Similarly, in FIG. 6, the coating liquid 61 sent from the liquid feeding pump P <b> 1 is pushed out from the slot die coater 62 and applied onto the film 63 conveyed by the coating roll CR to form the coating layer 64. .
The above-mentioned slide coater or slot die coater is excellent in productivity in the vertical direction, and can form a thin layer film at high speed, so it can be said that it is a high productivity machine. Further, even when the film (support) surface has irregularities, it is smoothed when the film is wound on a backing roller, so that it has excellent uniform applicability. Furthermore, since the coating is performed in a non-contact manner, uniform coating is possible without damaging the film or the coating film already formed on the film. The inventor has obtained such knowledge and completed the present invention.
[0032]
When applying using a coating method other than a slide coater or slot die coater, for example, using a bar coater, the alignment ability of the alignment film is disturbed by the coil bar coming into contact with the alignment film surface during coating, and streaky alignment disturbances after the alignment treatment Appears as Further, when a gravure coater was used, the doctor contacted the alignment film, and thus alignment disorder was caused.
By using a slide coater or a slot die coater according to the present invention, the above problem can be avoided. However, even when applied by a slide coater or the like, it is preferable to minimize things due to application spots such as feeding accuracy of the coating apparatus, vibration around the coating unit, and pulsation level of the liquid feed pump. Moreover, in order to suppress retardation fluctuation and suppress the occurrence of spots, it is preferable to adjust the coating thickness of the liquid crystal film and the liquid crystal concentration of the coating liquid to optimum values. That is, the coating liquid containing a discotic liquid crystal preferably contains a discotic liquid crystal in a range of 10 to 30% by weight, and particularly preferably in a range of 15 to 25% by weight. The layer thickness of the liquid crystal layer is preferably in the range of 0.8 to 3.0 μm, particularly preferably in the range of 1.0 to 2.5 μm. Furthermore, it is preferable that the accuracy of the dry film thickness is within 10% by the above coating method. Thereby, retardation fluctuations and the occurrence of spots can be prevented.
As a solvent for dissolving the discotic liquid crystal, an organic solvent such as methyl ethyl ketone can be appropriately selected and used.
[0033]
As described above, the uniform application of the alignment film forming material coating liquid is to maintain high quality, such as prevention of lowering the front contrast and widening of the viewing angle of the optical compensation sheet obtained by subsequently forming the liquid crystal layer. is important. For uniform application, it is preferable to apply with the above slide coater or slot die coater.
The coating solution containing a polymer as the alignment film forming material preferably contains 1 to 10% by weight of the polymer, and particularly preferably 3 to 8% by weight. The thickness of the alignment film is preferably in the range of 0.3 to 2.0 μm, particularly preferably in the range of 0.5 to 1.5 μm.
[0034]
As a method other than the above-described method for obliquely orienting the discotic liquid crystal coated on the transparent film, there are a magnetic field orientation and an electric field orientation. In this method, after applying the discotic liquid crystal to the substrate, a zone in which a magnetic field or electric field is applied at a desired angle is required, but the zone itself must be adjusted to a temperature at which the discotic nematic phase is formed. is there. In the present invention, these methods may be used in combination.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.
[Example 1]
A gelatin layer (layer thickness: 0.1 μm) is formed on one side of a roll film of triacetyl cellulose (Fuji Photo Film Co., Ltd., thickness: 100 μm, {(nx + ny) / 2-nz} × d = 70 nm). Painted. Next, a coating solution of long-chain alkyl-modified poval (MP-203, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) is applied on the gelatin layer thus coated, dried at 110 ° C. for 30 seconds and then rubbed. Thus, an alignment film was formed.
On this alignment film, the discotic liquid crystal (the compound example: TE-8 (8: m = 4)) is 20% by weight, and the photopolymerization initiator (Irgacure 907, manufactured by Ciba-Geigy Japan) is 0. The coating solution dissolved in methyl ethyl ketone so as to be 1% by weight was applied at a coating speed of 20 m / min and a coating amount of 12 cc / m by a slide coater (see FIG. 5). ² Was applied to form a discotic liquid crystal layer having a layer thickness of 2.4 μm.
The film on which the alignment film and the liquid crystal layer are formed is placed in a thermostatic chamber set at 150 ° C. for 5 minutes to align the discotic liquid crystal and ripen, and subsequently, a mercury lamp (400 watts) under the condition of 150 ° C. Was irradiated for 2 minutes and allowed to cool to room temperature to obtain an optical compensation sheet.
[0036]
[Example 2]
In Example 1, an optical compensation sheet was formed in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid for forming the liquid crystal layer was applied using a slot die coater (see FIG. 6) instead of the slide coater. Obtained.
[0037]
[Example 3]
In Example 1, an optical compensation sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal layer was formed as follows.
On the alignment film, 20% by weight of a discotic liquid crystal (the above-mentioned compound example: TE-8 (8): m = 4) and a photopolymerization initiator (Irgacure 907, manufactured by Ciba Geigy Japan, Inc.) of 0. The coating solution dissolved in methyl ethyl ketone so as to be 1% by weight was applied by a slide coater at a coating speed of 20 m / min and a coating amount of 20 cc / m. ² Was applied to form a discotic liquid crystal layer having a layer thickness of 4.0 μm.
[0038]
[Example 4]
In Example 1, an optical compensation sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal layer was formed as follows.
On the alignment film, 5% by weight of a discotic liquid crystal (the above-mentioned compound example: TE-8 (8): m = 4), and a photopolymerization initiator (Irgacure 907, manufactured by Ciba Geigy Japan, Inc.) of 0. A coating solution dissolved in methyl ethyl ketone so as to be 1% by weight is applied by a slide coater at a coating speed of 20 m / min and a coating amount of 25 cc / m. ² Was applied to form a discotic liquid crystal layer having a layer thickness of 1.25 μm.
[0039]
[Comparative Example 1]
In Example 1, an optical compensation sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid for forming the liquid crystal layer was applied using a bar coater instead of the slide coater.
[0040]
When the optical compensation sheets (Examples 1 to 4 and Comparative Example 1) obtained as described above were observed with a polarizing microscope, the optical compensation sheets of Examples 1 and 2 showed uniform orientation. However, the optical compensation sheet of Comparative Example 1 clearly had sharp thickness spots caused by bar coater application stripes when the discotic liquid crystal layer was applied, and these were observed as retardation spots as they were. In the optical compensation sheets of Examples 3 and 4, there was a slight decrease in contrast and the effect of improving the viewing angle was small.
[0041]
FIG. 4 shows a TN liquid crystal cell in which the product of the difference in refractive index between liquid crystal extraordinary light and ordinary light and the gap size of the liquid crystal cell is 480 nm and the twist angle is 90 °. In this TN liquid crystal cell, a polarizing plate A having a polarization axis PA, an optical compensation sheet RF1 in the rubbing direction R1, a liquid crystal cell TNC, an optical compensation sheet RF2 in the rubbing direction R2, and a polarization axis on the cell backlight (BL). A polarizing plate B having PB is sequentially laminated. In FIG. 4, the arrow of the liquid crystal cell represents the rubbing direction. Further, both discotic liquid crystal layers of the optical compensation sheet are present on the liquid crystal cell side.
The optical compensation sheets obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 are mounted as shown by RF1 and RF2 in FIG. 4, and the transmittance (T) from the front in a 40 Hz rectangular wave of 0 V to 5 V with respect to the liquid crystal cell. Was measured by LCD-5000 manufactured by Otsuka Electronics.
Contrast ratio from the normal direction of the liquid crystal cell surface (T _1V / T _5V ) Was calculated to be 95 in Example 1 and Example 2, whereas it was 50 in Comparative Example 1.
[0042]
As is clear from Examples 1 and 2, by using the optical compensation sheet manufacturing method of the present invention, an optical compensation sheet having a widened viewing angle of the TN type liquid crystal cell and having no reduction in front contrast is mass-produced. Can do. On the other hand, in the optical compensation sheet manufactured using a bar coater frequently used in a general coating process as in Comparative Example 1, bar streaks occur due to contact-type coating, and the appearance surface is deteriorated. . Deterioration of the surface condition due to the bar stripes results in a sharp thickness spot of the liquid crystal film, which becomes a retardation spot as it is and deteriorates the optical characteristics. In addition, when a bar coater is applied to a support having large film thickness unevenness, it is impossible to guarantee the uniformity of the liquid crystal coating amount accuracy, which also causes retardation spots.
Even if a slide coater is used as in Examples 3 and 4, if the liquid crystal film thickness is 4.0 μm or more, or if it is applied with a low-concentration liquid such as 5% by weight, the front contrast slightly decreases and the viewing angle is also reduced. The improvement effect is also reduced. Further, if the liquid crystal layer thickness is applied to 0.8 μm or less, it becomes the thin layer application limit of the slide coater and the slot die coater, and the applicability is insufficient. Moreover, application | coating with a density | concentration higher than 30 weight% will lead to a raise of a coating-solution viscosity, and will raise | generate a stripe | line | muscle and thick coating etc. easily.
[0043]
[Example 5]
A gelatin layer (layer thickness: 0.1 μm) is formed on one side of a roll film of triacetyl cellulose (Fuji Photo Film Co., Ltd., thickness: 100 μm, {(nx + ny) / 2-nz} × d = 70 nm). Painted. Next, a long-chain alkyl-modified poval (MP-203, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) 5 wt% solution was applied onto the coated gelatin layer with a slide coater (see FIG. 5), coating speed 10 m / min, coating amount 20 cc. / M ² And dried at 110 ° C. for 30 seconds, followed by rubbing to form an alignment film having a thickness of 1.0 μm.
On this alignment film, a photopolymerization initiator (Irgacure 907, Nippon Ciba Geigy) was added to a 4: 1 mixture of discotic liquid crystal (the above compound example: TE-8 (8): m = 4) and trimethylpropane triacrylate. A slide coater (see FIG. 5) was applied with a 20 wt% methyl ethyl ketone solution (coating solution) of the mixture to which 1 wt% was added.
The film on which the alignment film and the liquid crystal layer are formed is placed in a thermostatic chamber set at 150 ° C. for 5 minutes to align the discotic liquid crystal and ripen, and subsequently, a mercury lamp (400 watts) under the condition of 150 ° C. Was irradiated for 2 minutes and allowed to cool to room temperature to obtain an optical compensation sheet.
[0044]
[Example 6]
In Example 5, the coating liquid for forming the alignment film was applied using a slot die coater (see FIG. 6) instead of the slide coater. Obtained.
[0045]
[Example 7]
In Example 5, an optical compensation sheet was obtained in the same manner as in Example 5 except that the alignment film was formed as follows.
A long-chain alkyl-modified poval (MP-203, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) 5% by weight solution on the gelatin layer was applied with a slide coater (see FIG. 5) at a coating speed of 10 m / min and a coating amount of 60 cc / m. ² After being applied and dried at 110 ° C. for 30 seconds, a rubbing treatment was performed to form an alignment film having a thickness of 3.0 μm.
[0046]
[Example 8]
In Example 5, an optical compensation sheet was obtained in the same manner as in Example 5 except that the alignment film was formed as follows.
On the gelatin layer, a 1 wt% solution of long-chain alkyl-modified poval (MP-203, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was applied with a slide coater (see FIG. 5) at a coating speed of 10 m / min and a coating amount of 60 cc / m. ² And dried at 110 ° C. for 30 seconds, and then rubbed to form an alignment film having a thickness of 0.6 μm.
[0047]
[Example 9]
In Example 5, an optical compensation sheet was obtained in the same manner as in Example 5 except that the coating liquid for forming the alignment film was applied using a bar coater (see FIG. 6) instead of the slide coater. It was.
[0048]
When the optical compensation sheet obtained as described above was observed with a polarizing microscope, the optical compensation sheets of Example 5 and Example 6 showed uniform orientation, but the optical compensation sheet of Example 9 was oriented. The application stripes by the bar coater at the time of coating the film were slightly seen as the disordered orientation stripes. In Examples 7 and 8, a slight decrease in contrast was observed, and the effect of improving the viewing angle was small.
[0049]
The optical compensation sheets obtained in Examples 5 and 6 are mounted as shown in RF1 and RF2 in FIG. 4, and the transmittance (T) from the front in a 40 Hz rectangular wave of 0 V to 5 V with respect to the liquid crystal cell is manufactured by Otsuka Electronics. Measured by LCD-5000
Contrast ratio from the normal direction of the liquid crystal cell surface (T _1V / T _5V ) Was calculated, and Example 5 and Example 6 were 91, which showed a very high contrast ratio.
[0050]
As is apparent from Examples 5 and 6, by using the optical compensation sheet manufacturing method of the present invention, an optical compensation sheet having a wide viewing angle and no reduction in front contrast can be mass-produced. Can do. As in Example 9, the optical compensation sheet coated with an alignment film using a bar coater frequently used in a general coating process tends to have poor alignment performance due to deterioration of the surface due to bar lines. For this reason, when arranged in a liquid crystal display device, the viewing angle improvement effect is not sufficient. Further, even when a slide coater is used as in Examples 7 and 8, when the coating is applied with an alignment film thickness of 3.0 μm or more, or with a low concentration liquid such as a polymer concentration of 1% by weight, the front contrast decreases and the viewing angle decreases. The improvement effect is small. If the alignment film is applied with a thickness of 0.3 μm or less, it becomes the thin layer application limit of a slide coater and a slot die coater, and the application suitability is insufficient. Further, application at a concentration higher than 10% by weight leads to an increase in the viscosity of the coating solution, which tends to cause streaks and thick coating.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a polarization state of light when light is vertically incident on a liquid crystal cell.
FIG. 2 is a diagram showing a polarization state of light when light is incident obliquely on a liquid crystal cell.
FIG. 3 is a diagram showing an example in which an optical compensation sheet is used in a liquid crystal cell.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a TN liquid crystal cell when viewing angle characteristics of the optical compensation sheets obtained in Examples and Comparative Examples are measured.
FIG. 5 is a view showing an application example by a single layer application slide coater.
FIG. 6 is a view showing an application example using a slot die coater for single layer application.
[Explanation of symbols]
TNC TN liquid crystal cell
A, B Polarizer
PA, PB Polarization axis
L0 Natural light
L1, L5 Linearly polarized light
L2 Modulated light after passing through liquid crystal cell
L3, L4 Elliptical polarization
Alignment state of liquid crystal molecules when a sufficient voltage is applied to the LC TN liquid crystal cell
RF1, RF2 Optical compensation sheet
BL backlight
R1, R2 Optical compensation sheet rubbing direction
CR coating roll
P1 liquid pump
CR coating roll
51, 61 Coating solution
52 Slide coater
53, 63 films
54, 64 Coating layer
62 Slot Die Coater

Claims

An alignment film is formed on a transparent film, and then a single layer of a coating liquid containing a discotic liquid crystal having a crosslinkable functional group is applied to the surface of the alignment film with a slide coater or a slot die coater , and the liquid crystal is cured. And a liquid crystal layer is formed.

The method for producing an optical compensation sheet according to claim 1, wherein the alignment film is formed by applying and drying a coating liquid containing an alignment film forming material.

The method for producing an optical compensation sheet according to claim 1, wherein the coating liquid containing the discotic liquid crystal contains 10 to 30% by weight of the discotic liquid crystal.

The method for producing an optical compensation sheet according to claim 1, wherein the coating liquid containing the alignment film forming material is applied using a slide coater or a slot die coater.

The method for producing an optical compensation sheet according to claim 1, wherein the thickness of the liquid crystal layer is in the range of 0.8 to 3.0 μm .

Monolayer coating solution in a slide coater or slot die coater comprising an alignment layer forming material on a transparent film coating and dried to form an alignment film, then the discotic liquid crystal having a crosslinkable functional group into the surface of the alignment film A method for producing an optical compensation sheet, comprising applying a coating liquid containing the coating liquid, drying the composition , and curing the liquid crystal to form a liquid crystal layer.

The method for producing an optical compensation sheet according to claim 6, wherein the thickness of the alignment film is in the range of 0.3 to 2.0 μm.